EP3785411A1 - Procede et systeme pour assurer l'integrite de donnees confidentielles diffusees - Google Patents

Procede et systeme pour assurer l'integrite de donnees confidentielles diffusees

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EP3785411A1
EP3785411A1 EP19718722.2A EP19718722A EP3785411A1 EP 3785411 A1 EP3785411 A1 EP 3785411A1 EP 19718722 A EP19718722 A EP 19718722A EP 3785411 A1 EP3785411 A1 EP 3785411A1
Authority
EP
European Patent Office
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message
tag
secret
receiver
transmitter
Prior art date
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Application number
EP19718722.2A
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German (de)
English (en)
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EP3785411B1 (fr
Inventor
Eric Garrido
Philippe Painchault
Sonia BELAID
Jean Martinelli
François Delaveau
Christiane KAMENI
Renaud Moliere
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Thales SA
Original Assignee
Thales SA
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Publication date
Application filed by Thales SA filed Critical Thales SA
Publication of EP3785411A1 publication Critical patent/EP3785411A1/fr
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Publication of EP3785411B1 publication Critical patent/EP3785411B1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L63/00—Network architectures or network communication protocols for network security
    • H04L63/12—Applying verification of the received information
    • H04L63/123—Applying verification of the received information received data contents, e.g. message integrity
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04K—SECRET COMMUNICATION; JAMMING OF COMMUNICATION
    • H04K1/00—Secret communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W12/00—Security arrangements; Authentication; Protecting privacy or anonymity
    • H04W12/10—Integrity
    • H04W12/106—Packet or message integrity
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/30—Public key, i.e. encryption algorithm being computationally infeasible to invert or user's encryption keys not requiring secrecy
    • H04L9/304—Public key, i.e. encryption algorithm being computationally infeasible to invert or user's encryption keys not requiring secrecy based on error correction codes, e.g. McEliece
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/32—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials
    • H04L9/3236—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials using cryptographic hash functions

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for ensuring the integrity of the confidential data broadcast within a communication system using the secret coding technique better known by the English term "secrecy coding".
  • “Secret coding” refers to a theoretical framework known in the state of the art of information theory that analyzes the possibility for a transmitter Alice to transmit to a recipient Bob a message on a communication channel so confidential without using a previously shared secret key.
  • This framework relies solely on the supposedly distinct characteristics of the propagation channel and the reception noise at Bob on the one hand, and the potential attacker on the other hand (attacker called Eve).
  • the simplest theoretical example is the model of the garter channel where Bob receives the bits transmitted by Alice without error and where Eve can only recover them with a non-zero error rate. This model is generalized to more complex models of error in reception (at Bob level) and listening (at Eve level).
  • PHYSEC Physical layer
  • PHYSEC Physical layer
  • Another example borrowed from radio communications system protection is the security of the physical layer known as PHYSEC, one of whose methods is the addition of artificial noise according to the following (simplified) scheme: when Alice wishes to send a message m to Bob, she encodes the message and transmits C m) with a modulation technique that adds an artificial noise J m for any point in the space, except for the area where it is located. Bob. This noise is changed with each message m.
  • Bob receives, after demodulation, the encoding of the message C (m) + h B with a transmission noise h B.
  • the noise level h B allows Bob to correctly decode the message m.
  • secrecy coding or its consolidated variant object of patent FR1701398 of the applicant, is intended in particular to ensure the confidentiality of messages exchanged without the need for the transmitter and the receiver to share keys or keys. pre-established secrets.
  • secrecy coding is a mechanism that guarantees only the confidentiality of the transmitted messages, but not necessarily their integrity, nor the authentication of the interlocutors.
  • the object of the patent is a mechanism complementary to the secrecy coding mechanism, which aims to guarantee new security properties, always unconditionally safe and without using previously shared keys or secrets pre-established by Alice and Bob, which does not guarantee not the secrecy coding mechanism alone: a) Integrity: to guarantee that the messages received and accepted by the recipient have not been altered (deliberately by the attacker Eve or by chance (noise)),
  • Alice and Bob select according to a random key k 0 shared by Alice and Bob, a hash function h k o in a family of hash functions called "universal" (the family can be known by the attacker Eve),
  • h kb (x (i)) is the hash of the message x (i) calculating with the previously selected hash function h k o is the same for all messages x (i), 0 is the operator logical OR exclusive, and
  • ⁇ k (i) is a "unique key disposable" known under the English expression “one-time pad.”
  • the key k 0 and all the hazards k (i) consumed with each new message transmitted are secret keys perfectly random, independent of each other and shared initially by Alice and Bob prior to the communication phase of the messages.
  • the present invention can be seen as an original version of the same principle, adapted to the framework of a communication channel implementing a "secret coding" technique providing confidentiality without using a key. It is based on the addition of a tag [i (i) j in each message x (i) transmitted before its processing by the mechanism of secrecy coding. The tag is also computed using a hash function selected from a family, as is the case with the Carter & Wegman principle, but it does not need to have random k (i) previously shared between Alice and Bob.
  • the useful data stream that Alice wants to convey to Bob x 1 , x 2 , ...
  • the output stream x, x 2 * , ..., x ⁇ , ... obtained by adding a label (or identifier) tag, to each message x
  • the encoding of the x ⁇ blocks transmitted by the technique of "secrecy coding" is designated by C (x), C (x 2 ), ...., C (x ⁇ ), ... producing after transmission the streams X , X 2 , ..., X ⁇ , ... received by Bob,
  • the invention relates to a method for ensuring the integrity of data by using a secret coding protocol ensuring an unconditional confidentiality of the data to be transmitted between at least one transmitter A and a receiver B, characterized in that it comprises at least the steps following: To transmit a message x £ the transmitter A adds to the message x £ , containing the data to be transmitted, a tag tag, defined by tag, h (Xi), using a hash function h known only to the transmitter A and receiver B, intended to guarantee the authentication and integrity control of transmitted data,
  • the message x ⁇ composed of the message of the payload x £ and the tag tag, is encoded to produce a message C (x ⁇ ) which is transmitted to the receiver B, the encoding is performed in such a way as to guarantee the confidentiality of the message. using a secret coding,
  • the secret initial key k 0 is, for example, exchanged between the transmitter A and the receiver B using a Maurer protocol.
  • the secret initial key k 0 is obtained by using a secret key generation protocol SKG (Secret Key Generation).
  • the invention also relates to a system for ensuring the integrity of the confidential data between at least one transmitter A and one receiver B, by using the secret coding or secret coding technique.
  • the processor can be configured to execute a hash function / i feo (x £ ) dependent on an initial key k 0 transmitted confidentially by the transmitter A to the receiver B , using secret coding.
  • the invention is used for a transmitter and / or a receiver corresponding to a node or a terminal in a communication network.
  • FIG. 1 a global diagram of the process implemented by the invention
  • Figure 2 a diagram showing the addition of a tag at the data level before transmission to the coding block.
  • FIG. 1 illustrates an exemplary system according to the invention.
  • the transmitter / receiver A is, for example, a node or a terminal of a communication network comprising a calculation unit 11, a coding / decoding module 12, a modulation / demodulation module 13, a module composed of antennas 14, and radio transmitting and receiving means 15e, 15r.
  • the calculation unit 11 is configured to insert at the level of the data to be coded or messages to be transmitted a "tag" whose particular purpose is to increase the security (authentication, integrity) in the transmission of the message.
  • the transceiver B comprises, for example, a calculation unit 21, a coding / decoding module 22, a modulation / demodulation module 23, a module composed of antennas 24, d 25e radio broadcast and reception, 25r.
  • the computing unit 21 is configured to read the tags and exploit the read results for the purposes of transmitter authentication and message integrity checks transmitted by this transmitter.
  • the secrecy coding block 30 is known to those skilled in the art and will not be detailed. Its function is to ensure the confidentiality of all data transmitted between A and B. It is possible to use a secrecy coding block supplemented with a keyless scrambling function, as described in the patent application FR 1701398.
  • FIG. 2 illustrates in detail the steps of a first variant of the invention whose particular objective is to increase the security of the data transmission.
  • the method in its normal operation, does not require an encryption key.
  • the transmitted message may consist of data blocks, bits, or be in a format known in the field of securing data transmission.
  • FIG. 2 represents in detail the steps implemented by the method according to the invention, which comprises a step where a tag identifier is added to the message (data) before it is transmitted to the "secrecy coding" block in order to increase transmission integrity.
  • a tag identifier is added to the message (data) before it is transmitted to the "secrecy coding" block in order to increase transmission integrity.
  • the transmitter Alice wishes to transmit a message x it goes, 201, prior to the transmission of the message x t to the coding block, add a tag "tag" to the content of this message x t .
  • the message x ⁇ comprising the initial data to be encoded and the tag tag is transmitted to the secrecy coding block 202. Then the encoded and modulated message C (x-) is transmitted to Bob, the message actually received by Bob (tainted with 'possible transmission errors) being noted X ⁇ .
  • the tag tag, the i th message is so, where k 0 is a key defined at the start of the protocol. The key is transmitted confidentially by the secrecy coding scheme between Alice and Bob.
  • the method chooses a hash function from a family of so-called "universal" hash functions, a term known to those skilled in the art.
  • the key k 0 shared between Alice and Bob can be the same for all the messages.
  • the invention has the advantage of increasing security in the transmission of data without having to use secret keys, in the context of normal operation of the system.
  • the costs of such a system are modest.
  • this new unconditionally safe integrity mechanism is much easier to implement than the state-of-the-art Carter & Wegman solution, in particular in that it does not need every new message m (i) processed to consume a new previously shared secret message key k (i) necessary for the operation of the Carter & Wegman principle.

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Abstract

L'invention concerne un procédé pour assurer l'intégrité de données caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : Pour transmettre un message xi l´ émetteur A ajoute au message xi contenant les données à transmettre une étiquette tag, définie par tagi=h(Xi), en utilisant une fonction h connue uniquement de l'émetteur A et du récepteur B, destinée à garantir l'authentification et le contrôle d'intégrité des données transmises (201), Le message x*i composé du message des données utiles xi et de l'étiquette tagi est encodé pour produire un message C(x*i) qui est transmis au récepteur B, l'encodage est réalisé de manière à garantir la confidentialité à l'aide d'un codage secret (202), Après transmission, le récepteur B reçoit le message X*i auquel il applique un décodage secret pour retrouver un message de données Xi et une étiquette Tag,, puis il contrôle l'authentification et l'intégrité du message utile reçu Xi en vérifiant que la relation tagi = hko(Xi) est bien respectée, garantissant Xi = xi·

Description

PROCEDE ET SYSTEME POUR ASSURER L’INTEGRITE DE DONNEES CONFIDENTIELLES
DIFFUSEES
L’invention concerne un procédé et un système permettant d’assurer l’intégrité des données confidentielles diffusées au sein d’un système de communication utilisant la technique de codage secret plus connue sous le terme anglo-saxon « secrecy coding ».
Le « secrecy coding » fait référence à un cadre théorique connu dans l’état de l’art de la théorie de l’information qui analyse la possibilité pour un émetteur Alice de transmettre à un destinataire Bob un message sur un canal de communication de manière confidentielle sans utiliser de clé secrète partagée préalablement. Ce cadre repose uniquement sur les caractéristiques supposées distinctes du canal de propagation et du bruit en réception au niveau de Bob d’une part, et au niveau de l’attaquant potentiel d’autre part (attaquant appelé Eve). L’exemple théorique le plus simple est le modèle du canal à jarretière où Bob reçoit les bits transmis par Alice sans erreur et où Eve ne peut les récupérer qu’avec un taux d’erreur non nul. Ce modèle se généralise à des cas de modèles d’erreurs en réception (au niveau de Bob) et en écoute (au niveau d’Eve) plus complexes. Un autre exemple emprunté à la protection de système de radio communications est la sécurité de la couche physique connue sous l’abréviation anglo-saxonne PHYSEC, dont l’un des procédés est l’ajout de bruit artificiel selon le schéma (simplifié) suivant: lorsqu’Alice souhaite envoyer un message m à Bob, elle encode le message et transmet C m ) avec une technique de modulation qui ajoute un bruit artificiel Jm pour tout point de l’espace, à l’exception de la zone où se trouve Bob. Ce bruit est modifié à chaque message m . Bob reçoit, après démodulation, l’encodage du message C(m) + hB avec un bruit de transmission hB . Le niveau de bruit hB permet à Bob de décoder correctement le message m. En revanche, Eve située en dehors du point occupé par Bob, seul point où la démodulation est « correcte », reçoit le message encodé C(m) +Jm + VE avec un bruit artificiel Jm qui s’ajoute à son bruit de réception hE. Avec ce niveau de bruit, Eve ne parvient pas à décoder le message m aussi correctement que Bob.
De manière générale, dans le cadre de la théorie de l’information, pour un modèle de canal de communication qui fixe les caractéristiques du bruit (au niveau de Bob, et au niveau d’Eve), on montre qu’il est possible de coder effectivement l’information utile avant sa transmission sur le canal de communication de manière à assurer :
- sa confidentialité (l’information d’Eve sur le message reste proche de zéro),
- sa transmission sans erreur (Bob décode l’information avec une très forte probabilité).
Pour assurer simultanément ces deux propriétés, la théorie introduit une borne théorique au débit de transmission possible, appelée « secrecy capacity ». Cette technique de confidentialité est alors dite inconditionnellement sûre (c’est-à-dire qu’elle ne dépend pas des capacités de calcul de l’attaquant), sous réserve bien entendu que le modèle de canal est correct et que l’on a en conséquence respecté la borne de « secrecy capacity » associée.
Tel quel, le « secrecy coding », ou sa variante consolidée objet du brevet FR1701398 du demandeur, a notamment pour objet d’assurer la confidentialité des messages échangés sans qu’il soit nécessaire que l’émetteur et le récepteur partagent des clés ou des secrets préétablis. Dans ce cadre, le secrecy coding est un mécanisme qui garantit uniquement la confidentialité des messages transmis, mais pas nécessairement leur intégrité, ni l’authentification des interlocuteurs. L’objet du brevet est un mécanisme complémentaire au mécanisme de secrecy coding, qui vise à garantir de nouvelles propriétés de sécurité, toujours de manière inconditionnellement sûre et sans utiliser de clés préalablement partagées ou de secrets préétablis par Alice et Bob, ce que ne garantit pas le mécanisme de secrecy coding seul : a) L’intégrité : garantir que les messages reçus et acceptés par le destinataire n’ont pas été altérés (volontairement par l’attaquant Eve ou fortuitement (bruit)),
b) L’authentification de l’émetteur : Bob et Alice ont l’assurance à tout moment qu’ils communiquent toujours avec l’autre et pas avec un tiers Eve qui prendrait momentanément le rôle d’émetteur.
Une solution d’intégrité inconditionnellement sûre et décrite dans l’état de l’art de la cryptographie est le mécanisme dit de Carter&Wegman connu de l’homme du métier. Cette solution de l’état de l’art repose sur les éléments suivants :
■ Alice et Bob veulent s’échanger des messages x(1 ), x(2), ..., x(i), ...
■ Alice et Bob sélectionnent selon une clef aléatoire k0 partagée par Alice et Bob, une fonction de hachage hko dans une famille de fonctions de hachage dite « universelle » (la famille peut être connue par l’attaquant Eve),
■ Puis, pour chaque message x(i) transmis, l’intégrité du message x(i) est garantie par la transmission d’un motif d’intégrité tag(i) associé de la forme :
tag(() = hko (x(i)) 0 fc(i)
■ où hko (x(i)) est le haché du message x(i) calculé avec la fonction de hachage précédemment sélectionnée hko, c’est la même pour tous les messages x(i), 0 est l’opérateur logique OU exclusif, et
■ k(i) est une « clé unique à usage unique » connue sous l’expression anglo-saxonne « one-time pad ».
Dans cette solution, pour assurer le caractère inconditionnellement sûr de l’intégrité, il est impératif que la clé k0 et tous les aléas k(i) consommés à chaque nouveau message transmis, soient des clés secrètes parfaitement aléatoires, indépendantes les unes des autres et partagées initialement par Alice et Bob avant la phase de communication des messages. La présente invention peut être vue comme une déclinaison originale du même principe, adapté au cadre d’un canal de communication mettant en oeuvre une technique de « secrecy coding » apportant la confidentialité sans utiliser de clé. Elle repose sur l’ajout d’un tag [tag(i)j dans chaque message x(i) transmis avant son traitement par le mécanisme de secrecy coding. Le tag est calculé également à l’aide d’une fonction de hachage sélectionnée dans une famille, comme c’est le cas pour le principe Carter&Wegman, mais il ne nécessite pas de disposer d’aléas k(i) préalablement partagés entre Alice et Bob.
Dans la suite de la description, les notations suivantes seront utilisées :
Le flux de données utiles qu’Alice veut transmettre à Bob : x1,x2, ...
Le flux en sortie: x ,x2 *,...,x\,... obtenu par l’ajout d’une étiquette (ou identifiant) tag, à chaque message x
L’encodage des blocs x\ transmis par la technique de « secrecy coding » est désigné par C(x ),C(x2),....,C(x·),... produisant après transmission les flux X ,X2,...,X·,... reçus par Bob,
En réception, après le décodage des flux encodés X-, Bob produit les messages utiles reçus Xx ,X2 ,...,Xt ,... et les étiquettes associées Tag1 ,Tag2 ,..,Tab^ ,... Dans le cas nominal de transmission avec erreurs corrigées par le décodage selon un procédé connu de l’homme du métier, on retombe sur les flux d’informations utiles, c’est-à-dire que l’on obtient : XI =c{,C2 * =x2,... ,C· =x ,... puis Xx =x1,,X2 =x2,...,Xi =xit... et
Tccg^ — iag^ , 7ag2 — ici g 2 ..., T CL g ^ — iag ^
L’invention concerne un procédé pour assurer l’intégrité de données en utilisant un protocole de codage secret assurant une confidentialité inconditionnelle des données à transmettre entre au moins un émetteur A et un récepteur B, caractérisé en ce qu’il comporte au moins les étapes suivantes : Pour transmettre un message x£ l’émetteur A ajoute au message x£, contenant les données à transmettre, une étiquette tag, définie par tag, h(Xi), en utilisant une fonction de hachage h connue uniquement de l’émetteur A et du récepteur B, destinée à garantir l’authentification et le contrôle d’intégrité des données transmises,
Le message x\ composé du message des données utiles x£ et de l’étiquette tag, est encodé pour produire un message C(x· ) qui est transmis au récepteur B, l’encodage est réalisé de manière à garantir la confidentialité à l’aide d’un codage secret,
Après transmission, le récepteur B reçoit le message X- auquel il applique un décodage secret pour retrouver un message de données Xt et une étiquette Tag,, puis le récepteur B contrôle l’authentification et l’intégrité du message utile reçu Xt en vérifiant que la relation Tag, = h(X,) est bien respectée, garantissant Xt = xt.
L’étiquette ajoutée au message x£ est, par exemple, générée par une fonction de hachage /ifeo(x£), soit tag, = /i¾0(c£), la fonction de hachage hko dépend d’une clé initiale k0 transmise de manière confidentielle par l’émetteur A au récepteur B, en utilisant le codage secret.
Selon un mode de réalisation, la clé initiale secrète k0 est, par exemple, échangée entre l’émetteur A et le récepteur B en utilisant un protocole de Maurer.
Selon un mode de réalisation, la clé initiale secrète k0 est obtenue en utilisant un protocole de génération de clé secrète SKG (Secret Key Génération).
L’invention concerne aussi un système pour assurer l’intégrité des données confidentielles entre au moins un émetteur A et un récepteur B, en utilisant la technique de codage secret ou secrecy coding. Le système est caractérisé en ce que l’émetteur A comporte un processeur configuré pour ajouter aux messages contenant les données à transmettre une étiquette tag, = h(x£) définie en utilisant une fonction h connue uniquement de l’émetteur A et de l’émetteur B et garantissant l’authentification et le contrôle d’intégrité des données transmises, et le récepteur B comprend un processeur configuré pour vérifier après décodage secret d’un message reçu Xt et d’une étiquette reçue Tag,, l’intégrité dudit message en vérifiant le bon respect de la relation Tag, = h( £), la transmission du message utilisant un protocole de codage secret.
Pour la génération de l’étiquette par la fonction h, le processeur peut être configuré pour exécuter une fonction de hachage /ifeo(x£ ) dépendant d’une clé initiale k0 transmise de manière confidentielle par l’émetteur A au récepteur B, en utilisant le codage secret.
L’invention est utilisée pour un émetteur et/ou un récepteur correspondant à un nœud ou un terminal dans un réseau de communication.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description, d’exemples de réalisation donnés à titre illustratif et nullement limitatif, annexée des figures qui représentent :
• Figure 1 , un schéma global du procédé mis en œuvre par l’invention, et
• Figure 2, un schéma représentant l’ajout d’un tag au niveau des données avant transmission au bloc de codage.
La solution objet de la présente invention repose sur le principe suivant (Alice joue le rôle de l’émetteur, Bob celui du destinataire, le même principe se décline pour les deux sens de la communication):
1 ) Quand l’émetteur Alice initie une session de communication vers le destinataire Bob, il tire au hasard une clé k0 qu’il transmet au destinataire Bob en toute confidentialité par le procédé de secrecy coding (sans clé) ;
2) Puis, à chaque message x£ qu’Alice veut transmettre à Bob, il utilise le mécanisme de secrecy coding pour transmettre le message (x£, tag(i)), i.e. x£ complété avec un tag noté tag(i), tel que :
t¾|i = hk( (x£) Le tag d’intégrité tag, est plus simple que celui utilisé dans la solution Carter&Wegman.
En réception, Bob décode X suivant le principe du secrecy coding, il récupère le message utile Xt et le tag associé Tag, puis vérifie l’authentification et l’intégrité en vérifiant que l’étiquette Tag, = hko (Xj) est bien respectée.
Afin de mieux faire comprendre le procédé selon l’invention, l’exemple est donné dans le cas d’un échange entre un premier utilisateur émetteur/récepteur A (Alice) et un deuxième utilisateur émetteur/récepteur B (Bob), en présence d’un récepteur tiers E (Eve) non autorisé qui est susceptible d’intercepter les communications et d’accéder au contenu des données échangées entre A et B.
La figure 1 illustre un exemple de système selon l’invention. L’émetteur/récepteur A est, par exemple, un nœud ou un terminal d’un réseau de communication comportant une unité de calcul 11 , un module de codage/décodage 12, un module de modulation/démodulation 13, un module composé d’antennes 14, et des moyens d’émission et réception radio 15e, 15r. L’unité de calcul 1 1 est configurée pour insérer au niveau des données à coder ou des messages à transmettre un « tag » ayant notamment pour objectif d’augmenter la sécurité (authentification, intégrité) dans la transmission du message.
De même, l’émetteur/récepteur B, 20, comporte, par exemple, une unité de calcul 21 , un module de codage/décodage 22, un module de modulation/démodulation 23, un module composé d’antennes 24, des moyens d’émission et de réception radio 25e, 25r. L’unité de calcul 21 est configurée pour lire les tags et exploiter les résultats de lecture aux fins d’authentification de l’émetteur et de contrôle d’intégrité des messages transmis par cet émetteur.
Le bloc de secrecy coding 30 est connu de l’homme du métier et ne sera pas détaillé. Il a pour fonction d’assurer la confidentialité de toutes les données transmises entre A et B. Il est possible d’utiliser un bloc de secrecy coding complété par une fonction de scrambling sans clé, comme décrit dans la demande de brevet FR 1701398.
La figure 2 illustre de manière détaillée les étapes d’une première variante de l’invention ayant notamment pour objectif d’augmenter la sécurité de la transmission de données. Le procédé, dans son fonctionnement normal, ne requiert pas de clé de chiffrement.
Le message transmis peut être composé de blocs de données, de bits, ou se présenter sous un format connu dans le domaine de la sécurisation de transmission des données.
La figure 2 représente de manière détaillée les étapes mises en oeuvre par le procédé selon l’invention qui comprend une étape où un identifiant tag, est ajouté au message (données) avant sa transmission vers le bloc de « secrecy coding » afin d’augmenter l’intégrité de transmission. Lorsque l’émetteur Alice souhaite transmettre un message x il va, 201 , au préalable de la transmission du message xt au bloc de codage, ajouter une « étiquette » tag, au contenu de ce message xt. L’étiquette ou tag est calculée selon la description donnée ci-avant, x\ = (x£, tag,), i.e. xt complété avec un tag noté tag,, tel que tag, = hkQ (Xj).
Le message x\ comprenant les données initiales à coder et l’étiquette tag, est transmis au bloc de secrecy coding 202. Puis le message encodé et modulé C(x- ) est transmis à Bob, le message effectivement reçu par Bob (entaché d’éventuelles erreurs de transmission) étant noté X· .
Bob, après décodage du message reçu X suivant un principe de décodage secret, produit les données utiles reçues Xt et les étiquettes associées reçues Tag,, puis il vérifie l’authentification et l’intégrité dudit message en vérifiant que Tag, = hko (Xj), ce qui garantit alors que Xt = xt et Tag, = tag,, 203.
Lors d’une première étape d’initialisation pour calculer les étiquettes tag,, Alice et Bob vont s’échanger une clé secrète k0. Cet échange se fait de façon confidentielle, en employant le bloc de codage secret. Différentes variantes sont ici possibles :
o L’utilisation du protocole de Maurer connu de l’homme du métier, o L’utilisation d’un protocole de génération de clés secrètes (SKG pour Secret Key Génération) connu de l’homme du métier, ou encore o Tout autre protocole d’échange confidentiel sans clé préétablie ou secret partagé.
Lors de l’étape de communication, Alice utilise une fonction de hachage pour calculer l’étiquette tag, associée à chaque message x- , comme indiqué ci- dessus tag, = /ifeo(x£), Bob sera le seul à accéder à cette information, car les données nécessaires à la restitution de l’étiquette tag, et à son exploitation pour authentifier Alice et contrôler l’intégrité des messages transmis sont enfouies dans le message encodé secrètement et transmis de manière confidentielle. L’étiquette tag, du ith message est ainsi, où k0 est une clé définie au démarrage du protocole. La clé est transmise de manière confidentielle par le schéma de secrecy coding entre Alice et Bob. Selon la clé k0, le procédé choisit une fonction de hachage parmi une famille de fonctions de hachage dite « universelle », terme connu de l’homme du métier. La clé k0 partagée entre Alice et Bob peut être la même pour tous les messages.
Pour la constitution du tag d’intégrité, toute fonction présentant des caractéristiques similaires à celles de la fonction de hachage dite universelle présentée dans l’exemple ci-dessus (notamment le fait d’être inconnue de l’attaquant) pourra être utilisée, sans sortir du cadre de l’invention.
L’invention présente l’avantage d’augmenter la sécurité dans la transmission des données sans avoir à utiliser de clés secrètes, dans le cadre d’un fonctionnement normal du système. Les coûts d’un tel système sont modestes.
Le procédé selon l’invention présente notamment l’avantage de n’utiliser aucune clé secrète préalablement partagée entre l’émetteur et le récepteur :
a) D’une part, il fait intervenir une unique clé k0 secrète qui est transmise directement d’Alice vers Bob, dans une phase préliminaire de la session de communication entre Alice et Bob, la transmission étant protégée en confidentialité par l’usage du bloc « secrecy coding » (sans clé) ;
b) D’autre part, ce nouveau mécanisme d’intégrité inconditionnellement sûr est beaucoup plus facile à mettre en œuvre que la solution Carter&Wegman de l’état de l’art, notamment en ce qu’il n’a pas besoin à chaque nouveau message m(i) traité de consommer une nouvelle clé secrète de message k(i) préalablement partagée nécessaire au fonctionnement du principe Carter&Wegman.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé pour assurer l’intégrité de données en utilisant un protocole de codage secret assurant une confidentialité inconditionnelle des données à transmettre entre au moins un émetteur A et un récepteur B, caractérisé en ce qu’il comporte au moins les étapes suivantes :
Pour transmettre un message xt l’émetteur A ajoute au message x contenant les données à transmettre, une étiquette tag, définie par tag, h(Xj), en utilisant une fonction de hachage h connue uniquement de l’émetteur A et du récepteur B, destinée à garantir l’authentification et le contrôle d’intégrité des données transmises (201 ),
Le message x\ composé du message des données utiles xt et de l’étiquette tag, est encodé pour produire un message C(x· ) qui est transmis au récepteur B, l’encodage est réalisé de manière à garantir la confidentialité à l’aide d’un codage secret (202),
Après transmission, (203), le récepteur B reçoit le message X- auquel il applique un décodage secret pour retrouver un message de données Xt et une étiquette Tag,, puis il contrôle l’authentification et l’intégrité du message utile reçu Xt en vérifiant que la relation Tag, = h(X,) est bien respectée, garantissant Xt = xt.
2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l’étiquette ajoutée au message xt est générée par une fonction de hachage /ifeo(x£), soit tag, = hko (Xi), la fonction de hachage hko dépend d’une clé initiale k0 transmise de manière confidentielle par l’émetteur A au récepteur B, en utilisant le codage secret (202).
3 - Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la clé initiale secrète k0 est échangée entre l’émetteur A et le récepteur B en utilisant un protocole de Maurer. 4 - Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la clé initiale secrète k0 est obtenue en utilisant un protocole de génération de clé secrète SKG (Secret Key Génération). 5 - Système pour assurer l’intégrité des données confidentielles entre au moins un émetteur A et un récepteur B, en utilisant la technique de codage secret ou secrecy coding caractérisé en ce que l’émetteur A comporte un processeur (1 1 ) configuré pour ajouter aux messages contenant les données à transmettre une étiquette tag, = h(x£) défini en utilisant une fonction h connue uniquement de l’émetteur A et de l’émetteur B, et garantissant l’authentification et le contrôle d’intégrité des données transmises (201 ), et le récepteur B comprend un processeur (21 ) configuré pour vérifier après décodage secret d’un message reçu Xt et d’une étiquette reçue Tag, l’intégrité dudit message en vérifiant le bon respect de la relation Tag, = h Xi), la transmission du message utilisant un protocole de codage secret.
6 - Système selon la revendication 5 caractérisé en ce que pour la génération de l’étiquette par la fonction h, le processeur est configuré pour exécuter une fonction de hachage /ifeo(x£ ) dépendant d’une clé initiale k0 transmise de manière confidentielle par l’émetteur A au récepteur B, en utilisant le codage secret (202).
7 - Système selon l’une des revendications 5 ou 6 caractérisé en ce qu’un émetteur et/ou un récepteur est un nœud ou un terminal dans un réseau de communication.
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HARRISON WILLIE K ET AL: "Coding for Secrecy: An Overview of Error-Control Coding Techniques for Physical-Layer Security", IEEE SIGNAL PROCESSING MAGAZINE, IEEE, USA, vol. 30, no. 5, 1 September 2013 (2013-09-01), pages 41 - 50, XP011524815, ISSN: 1053-5888, [retrieved on 20130819], DOI: 10.1109/MSP.2013.2265141 *

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